中科院上海药物所获取阿尔茨海默症模型小鼠全脑Aβ斑块及其周围多种结构的高精度全景图

在全脑范围同时获取多种结构的高分辨图谱，对于深入揭示脑功能及阿尔茨海默症（AD）等神经系统疾病的发病机制具有重要意义。目前已有的成像技术和方法在实现大尺度、高分辨率的多种脑结构元素同步成像方面，面临着巨大挑战。

2022年4月19日，中科院上海药物所MOST与图像融合技术服务部在Frontiers in Neuroscience杂志上发表了题为“High-Resolution Digital Panorama of Multiple Structures in Whole Brain of Alzheimer's Disease Mice”的研究论文。该研究对基于显微光学切片断层成像（Micro-Optical Sectioning Tomography，MOST）系统获得的全脑Nissl染色数据集，设计出针对相邻灰度区间内多种结构元素的信息提取及重建策略，首次实现了基于Nissl染色的小鼠全脑Aβ斑块分布可视化，在同一小鼠全脑中构建了Aβ斑块及其周围胞体、神经树突、神经束和血管的高精度全景图（图1）。研究成果为深入理解AD相关病理状态下的大脑解剖结构特征提供了新思路。

图1 全脑Aβ斑块及其与多种脑结构的同步可视化。（A-F）6月龄5×FAD小鼠多种脑结构信号的全脑可视化。（A）胞体、血管、神经束和斑块;（B）胞体、神经束和斑块；（C）胞体、血管和斑块；（D）胞体和斑块；（E）神经束和斑块；（F）血管和斑块

新兴的全脑成像技术（如光片照明显微镜、STP等）结合快速发展的荧光标记技术，能够实现对全脑范围荧光标记的单一结构乃至两到三个结构的同时成像。但是，由于荧光团的光谱重叠和荧光发射的交叉，尚无法对具有三种或三种以上荧光标记的样本进行同时成像。Aβ斑块沉积是AD的主要病理特征之一。Aβ斑块周围存在着神经元、神经胶质、神经纤维以及血管等多种脑结构，这些脑结构相关的淀粉样血管病变、白质病变、脑室扩大和脑萎缩等多种病理损伤常见于AD患者的临床影像中。……